I en ny publikation från Opto-elektroniska framsteg , forskare ledda av professor Liu Yan från Xidian University, Kina och professor Gan Xuetao från Northwestern Polytechnical University, Kina, överväg generering och tillämpning av hög-Q-resonansen i helt dielektriska metasytor.

Metamaterial är konstgjorda sammansatta elektromagnetiska strukturer som består av subvåglängdsenheter, som kan realisera effektiv och flexibel styrning av de elektromagnetiska vågorna. Metamaterial är ett framväxande forskningsområde för optoelektronik, fysik, kemi och material, på grund av deras nya fysikaliska egenskaper och potentiella tillämpningar.

Med utvecklingen inom tillverkning av nanostrukturer, helt dielektriska metasytor har väckt stor forskningsuppmärksamhet på grund av sin höga effektivitet och låga förlust. Dock, metasytor baserade på traditionella optiska material (som kisel) kan bara stödja relativt låga Q-resonanser, begränsa deras tillämpningar i lasande åtgärder, avkänning, och olinjär optik. Ett nyligen uppstått koncept av bundna tillstånd i kontinuum (BIC) ger en ny lösning för att övervinna detta problem. Begreppet BIC introducerades först inom kvantmekaniken. Det representerar ett vågfenomen av lägen, som har energin liggande i de delokaliserade tillstånden inuti kontinuumet. De BIC-stödjande metasytorna kan uppnå kontrollerbar hög-Q-resonans, som kan utöka deras tillämpbarhet till enheter som kräver skarpa spektrala egenskaper.

Författarna till den här artikeln föreslår en Si-metayta baserad på symmetribrutna block, som kan uppnå hög Q-resonans. Nanopartiklar gjorda av konventionella material kan bara stödja en relativt låg kvalitetsfaktor. Konceptet med BIC ger en ny lösning för att övervinna detta problem. Detta koncept förekommer först inom kvantmekaniken, där en sann BIC är en matematisk abstraktion med oändlig Q-faktor. I det här arbetet, symmetribrytning introduceras i den symmetriska periodiska strukturen och de ideala BIC:erna förvandlas till läckande läge med en hög Q-faktor. På samma gång, Q-faktorn för resonansen kan styras genom att variera storleken på de införda defekterna. Dessutom, genom att ändra designförslaget, förhållandet mellan Q-faktorn och defektstorleken kan också justeras. En hög-Q-resonans kan lätt realiseras på detta sätt och den olinjära optiska effekten av strukturen kan uppenbarligen förstärkas vid resonansen.

Forskningen som rapporteras i den här artikeln banar ett sätt att manipulera BIC:er och realisera hög-Q dynamiska resonanser, vilket utgör ett viktigt steg mot utvecklingen av hög-Q-resonant fotoniska applikationer. innovativa och avancerade optiska tekniker.